Question

19．某校一個(gè)生物活動(dòng)小組要進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，對(duì)生物學(xué)史上的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，也是研究性學(xué)習(xí)的內(nèi)容之一．這個(gè)小組借助某大學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，對(duì)有關(guān)DNA復(fù)制的方式進(jìn)行探索，有人認(rèn)為DNA是全保留復(fù)制，也有人認(rèn)為DNA是半保留復(fù)制．為了證明這兩種假設(shè)，這個(gè)小組設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)程序，請(qǐng)完成實(shí)驗(yàn)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)．
（1）實(shí)驗(yàn)步驟：
第一步：在氮源為14N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子均為14N-DNA；在氮源為15N的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的大腸桿菌，其DNA分子均為15N-DNA．用某種離心方法分離得到的結(jié)果如上圖所示，其DNA分別分布在輕帶和重帶上．
第二步：將親代大腸桿菌（含15N）轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上繁殖一代（Ⅰ），請(qǐng)分析：如果DNA位于一半在輕帶位置，一半在重帶位置，則是全保留復(fù)制；如果DNA位于全部位于中帶 位置，則是半保留復(fù)制．
第三步：為了進(jìn)一步驗(yàn)證第二步的推測(cè)結(jié)果，將親代大腸桿菌（含15N）轉(zhuǎn)移到含14N的培養(yǎng)基上再繼續(xù)繁殖一代（Ⅱ），請(qǐng)分析：如果DNA位于$\frac{3}{4}$在輕帶位置，$\frac{1}{4}$在重帶位置，則是全保留復(fù)制；如果DNA位于一半在中帶位置，一半在輕帶位置，則是半保留復(fù)制．
（2）有人提出：第一代的DNA用解旋酶處理后再離心，就能直接判斷DNA的復(fù)制方式，如果輕帶和重帶各占$\frac{1}{2}$，則一定為半保留復(fù)制．該說(shuō)法不正確的理由是離心后，無(wú)論是全保留復(fù)制還是半保留復(fù)制輕帶與重帶比例均為$\frac{1}{2}$．

Answer 1

分析 根據(jù)題意和圖示分析可知：如果DNA的復(fù)制方式為全保留復(fù)制，則一個(gè)親代¹⁵N-¹⁵N的DNA分子復(fù)制后，兩個(gè)子代DNA分子是：一個(gè)¹⁵N-¹⁵N，一個(gè)¹⁴N-¹⁴N，在離心管中分布的位置是一半在輕帶、一半在重帶；如果DNA的復(fù)制方式為半保留復(fù)制，則一個(gè)親代¹⁵N-¹⁵N的DNA分子復(fù)制后，兩個(gè)子代DNA分子都是¹⁵N-¹⁴N，在離心管中分布的位置全部在中帶．

解答 解：（1）親代大腸桿菌（含¹⁵N）轉(zhuǎn)移到含¹⁴N的培養(yǎng)基上繁殖一代（Ⅰ）后，全保留復(fù)制的話，2個(gè)DNA分子中1個(gè)DNA是¹⁴N-DNA、另外1個(gè)DNA是¹⁵N-DNA，故一半在輕帶位置，一半在重帶位置；半保留復(fù)制的話，2個(gè)DNA分子中都是各一條鏈含¹⁴N、一條鏈含¹⁵N，故全部位于中帶位置．
 親代大腸桿菌（含¹⁵N）轉(zhuǎn)移到含¹⁴N的培養(yǎng)基上連續(xù)繁殖兩代（Ⅱ）后，全保留復(fù)制的話，4個(gè)DNA分子中1個(gè)DNA是¹⁵N-DNA、另外3個(gè)DNA是¹⁴N-DNA，故 $\frac{3}{4}$在輕帶位置，$\frac{1}{4}$在重帶位置；半保留復(fù)制的話，2個(gè)DNA分子中都是各一條鏈含¹⁴N、一條鏈含¹⁵N，另2個(gè)DNA分子全是¹⁴N-DNA，故一半在中帶位置，一半在輕帶位置．
（2）第一代（I）的DNA用解旋酶處理后，無(wú)論半保留復(fù)制還是全保留復(fù)制，如果研究DNA鏈的情況，結(jié)果是一致的，都是輕帶與重帶各占一半，無(wú)法區(qū)分是哪一種復(fù)制方式．
故答案為：
 （1）一半在輕帶位置，一半在重       全部位于中帶       $\frac{3}{4}$在輕帶位置，$\frac{1}{4}$在重　      一半在中帶位置，一半在輕
（2）離心后，無(wú)論是全保留復(fù)制還是半保留復(fù)制輕帶與重帶比例均為$\frac{1}{2}$

點(diǎn)評(píng) 本題考DNA復(fù)制的相關(guān)知識(shí)，意在考查考生的識(shí)圖能力和理解所學(xué)知識(shí)要點(diǎn)，把握知識(shí)間內(nèi)在聯(lián)系，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的能力；能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，準(zhǔn)確判斷問(wèn)題的能力，屬于考綱識(shí)記和理解層次的考查．